4.5 光的衍射（教学设计）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

4.5光的衍射 教学设计 备课人 学科 物理 课题 4.5光的衍射 教学内容分析 光的衍射现象进一步证明了光具有波动性，对发展光的波动理论起了重要的作用。 教材讲述光的衍射的思路是：首先提出问题，让学生思考一般情况下不容易观察到光的衍射现象的原因；然后再观察衍射实验，说明光的衍射现象及发生衍射的条件。由于衍射现象产生的物理过程分析起来比较复杂，教材只进行了定性分析。 在分析产生明显衍射现象条件的教学中，教师可以通过复习机械波衍射的知识，使学生认识光发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多。在这里，教师可以安排一个讨论环节，先让学生体会“明显”“差不多”的含义，再指明由于光的波长很短，要产生明显的衍射现象，障碍物或小孔必须很小。 做好光的衍射现象实验在本节课的教学中至关重要，它是学生认识光的衍射的基础。没有条件的学校，应尽量通过录像将这些现象展示给学生，引发学生的思考。 学情分析 学生在前述章节中已经学习了机械波的衍射现象，但是机械波的衍射现象在生活中很容易观察到，而光的衍射现象在生活中不易察觉到，由于光的衍射实验现象在教室里可视度很低，因此大部分教学中光的衍射现象都是通过图片的形式展示给学生；本节课设计了较多的教师演示实验和学生分组实验，教学中以光的衍射现象的实验为线索，运用观察、类比等多种教学方法认识光的衍射现象以及光的明显衍射现象的条件，并进一步通过实验了解光的征射现象在现代科技中的应用。 教学目标 1.了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。 2.知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。 3.通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题。 教学重难点 【教学重点】认识光的明显衍射的条件，知道衍射条纹与缝宽的关系，能够区分单缝衍射、小孔衍射、圆盘衍射图样，并能区分单缝衍射与双缝干涉条纹。 【教学难点】通过众多光的衍射实验事实来认识光的波动性； 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？观看视频，你能从中得到什么启发？ 然后让学生观察圆盘衍射实验。 然后提问： 什么是波的衍射现象？ 波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传播的现象叫波的衍射. 发生明显衍射的条件是什么？ 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。 既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？ 学生观察实验现象并尝试解释 学生回答两个问题 利用实验激发学生学习兴趣。 建立完整的知识结构 新课教学 一、光的衍射 （一）光的衍射 在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。 光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射现象。 衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 然后提问：如何让衍射现象更明显呢？ （二）光的衍射实验 待学生回答后播放实验视频，让总结 光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。 （三）单缝衍射 提问：光通过单缝衍射时，其图样有什么规律？ 然后播放实验视频 单色光单缝衍射图样的特点 实验现象： ①条纹不等间距； ②中央条纹亮而宽； ③两侧条纹较暗较窄，对称分布。 ④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗 各种颜色的光波衍射图象一样吗？ 不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征 ①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大． ②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大． ③白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色． （四）衍射的应用 双缝干涉与单缝衍射图样有啥不同？ 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。 衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。 如何解释引入实验中“光不沿直线传播”的现象？ 光经过圆盘发生衍射现象，绕过圆盘，在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。 如何解释以下视频中的实验现象？ 然后播放小孔衍射实验 孔较小时——屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围） 圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？ 相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑 不同点：①圆孔衍射